某SUV引擎蓋尖端口哨聲問題與優(yōu)化

張東力，黃超勇，吳 訓，陳文清，鐘秤平，丁林根

某SUV引擎蓋尖端口哨聲問題與優(yōu)化

張東力1,2，黃超勇1,2，吳 訓1,2，陳文清1,2，鐘秤平1,2，丁林根1

（1.江鈴汽車股份有限公司，江西 南昌 330052； 2.江西省汽車噪聲與振動重點實驗室，江西 南昌 330052）

某運動型多用途汽車（SUV）在開發(fā)階段進行風噪主觀駕評時，發(fā)現(xiàn)當車速在60～ 100 km/h時，車內(nèi)存在明顯的口哨聲，采集噪聲數(shù)據(jù)進行分析，識別到口哨聲頻率位于1 800～2 200 Hz。通過風噪“開窗法”進行問題診斷，鎖定口哨聲產(chǎn)生于引擎蓋尖端部位。為解決引擎蓋尖端口哨聲問題，首先研究口哨聲產(chǎn)生的機理；然后研究增加圓柱體擾流結(jié)構(gòu)、增加前端密封條，以及增大引擎蓋與前保面差等方案；緊接著分析上述三種方案的實施情況，確定實施引擎蓋與前保設(shè)計面差增大至4.5 mm的方案；最后進行總結(jié)，制定設(shè)計標準，避免后續(xù)的開發(fā)車型出現(xiàn)引擎蓋尖端口哨聲問題。

SUV；引擎蓋尖端；口哨聲；擾流結(jié)構(gòu)；密封條；引擎蓋與前保面差

隨著社會的發(fā)展，消費者對駕駛性能、智能化、燃油經(jīng)濟性、低碳環(huán)保、噪聲、振動與聲振粗糙度（Noise, Vibration, Harshness, NVH）等汽車性能提出了更高要求。車輛NVH性能，特別是在高速行駛時的風噪聲已成為影響消費者駕乘感受的一項關(guān)鍵性能。如今，人們在高速公路上開車的時間越來越多，對風噪的要求也越來越高。不僅要求風噪小，而且不希望聽到某些雖然聲音小但讓人煩惱的高頻聲和漏氣聲，這些風噪會讓長途駕駛員和乘員感到疲勞[1]。即使車內(nèi)存在輕微的漏氣聲、口哨聲，也會降低乘客的乘坐舒適性[2-4]。因此，在盡量降低車內(nèi)整體風噪聲水平的同時，風噪控制還應避免出現(xiàn)漏氣聲、口哨聲等異常問題點，以滿足乘客需求[5]。

在整車風噪開發(fā)前期階段，計算機輔助工程（Computer Aided Engineering, CAE）分析以及油泥模型風洞試驗主要識別汽車模型的整體風噪水平，這些手段還無法完全、準確識別出高頻風噪口哨聲。因此，研究口哨聲的產(chǎn)生機理和規(guī)避措施，避免在物理樣車階段出現(xiàn)此類問題，成為當前風噪控制的主要研究課題之一。

本文以某運動型多用途汽車（Sport Utility Vehicle, SUV）車型引擎蓋尖端口哨聲問題解決為例，分析引擎蓋尖端口哨聲的發(fā)聲機理，同時研究不同的解決方案，總結(jié)經(jīng)驗教訓及制定規(guī)避口哨聲問題的設(shè)計標準，指導后續(xù)車型的風噪開發(fā)。

1 問題現(xiàn)象及機理分析

1.1 問題現(xiàn)象

某SUV在驗證樣車（Verification Prototype, VP）階段進行風噪駕評時，發(fā)現(xiàn)部分試驗車輛在速度為60～100 km/h時，車內(nèi)可以聽到明顯的口哨聲，不能接受，經(jīng)測試分析口哨聲頻率為1 800～ 2 200 Hz的窄帶頻率，如圖1所示。

主觀判斷口哨聲來自車輛前端區(qū)域，通過“開窗法”，使用膠帶密封的方式對前端各縫隙進行逐個排查，最終鎖定口哨聲產(chǎn)生于引擎蓋與前?？p隙處，密封該縫隙后口哨聲消除，問題得以解決，如圖2所示。

圖1 主駕外耳噪聲頻譜

圖2 引擎蓋與前保縫隙密封

1.2 口哨聲機理分析

當引擎蓋與前保面差較小時，高速氣流沿著前保向上流動，直接沖擊引擎蓋尖端（棱邊），氣流在棱邊兩側(cè)形成持續(xù)的周期性分離渦，進而產(chǎn)生口哨聲[6]。

根據(jù)該機理可以確定高速定向氣流、棱邊（引擎蓋尖端）是產(chǎn)生口哨聲的兩個關(guān)鍵因素，如圖3、圖4所示。

圖3 引擎蓋尖端口哨聲機理

此款SUV 車型引擎蓋與前保面差設(shè)計值為1.62 mm，公差為±2 mm，即（1.62±2）mm，屬于面差設(shè)計較小的情況，與上述口哨聲的產(chǎn)生機理正好吻合（見圖5）。

為進一步驗證該理論，實車調(diào)試引擎蓋與前保面差，發(fā)現(xiàn)面差在1 mm以內(nèi)時容易出現(xiàn)口哨聲，面差2 mm以上無口哨聲問題，如表1所示。

圖4 CAE模擬棱邊噪聲

圖5 某SUV Y0斷面圖

表1 面差與口哨聲的對應關(guān)系

注：引擎蓋相對前?？壳?，面差為正；否則，面差為負。

2 優(yōu)化方案及實施情況

根據(jù)引擎蓋尖端口哨聲產(chǎn)生機理，從高速定向氣流和引擎蓋尖端兩個影響因素出發(fā)進行方案研究：前保造型優(yōu)化；引擎蓋尖端增加密封條；增大引擎蓋與前保面差等。

2.1 前保造型優(yōu)化方案

通過前保格柵外飾條上增加凸起特征（使用直徑1.8 mm的鐵絲模擬），使高速氣流遠離引擎蓋尖端（見圖6），經(jīng)實車驗證，問題可解決。

圖6 前保造型擾流方案

2.2 引擎蓋尖端位置增加密封條方案

通過在靠近引擎蓋尖端位置增加密封條，保護引擎蓋尖端免受氣流的沖擊（見圖7），經(jīng)實車驗證，問題可解決。

圖7 密封條方案

2.3 增大引擎蓋與前保面差方案

調(diào)整前保定位孔位置（見圖8），將引擎蓋與前保面差設(shè)計值調(diào)整至4.5 mm，結(jié)合公差±2 mm，實際面差范圍為（4.5±2）mm，使高速氣流遠離引擎蓋尖端（見圖9和圖10），經(jīng)實車驗證，問題可解決。

圖8 前保位置調(diào)整方式

圖9 Base狀態(tài)

圖10 調(diào)整前保位置

2.4 優(yōu)化方案實施情況

前保造型優(yōu)化方案：在前保格柵外飾條上增加凸起特征，修模費用少，成本不變，同時修模周期短；但涉及汽車初步造型面（Concept A Surface, CAS）變更，影響造型意圖，為保證造型風格不變，方案未實施。

引擎蓋尖端位置增加密封條方案：根據(jù)密封條裝配位置的不同，該方案分為兩種情況。第一，密封條安裝在引擎蓋上，引擎蓋內(nèi)板需修模，存在修模周期長的問題，影響項目進度，方案未實施；第二，密封條安裝在前保機艙蓋板上，機艙蓋板修模費用低，修模周期短。但由于受周邊零件累計公差的影響，引擎蓋與密封條相對位置不穩(wěn)定（浮動較大），導致在某些情況下，密封條無法保護引擎蓋尖端免受氣流的影響，或者出現(xiàn)密封條露出不均勻的精致工藝問題，方案未實施。

增大引擎蓋與前保面差方案：調(diào)整前保定位孔位置，將引擎蓋與前保面差設(shè)計值由1.6 mm調(diào)整至4.5 mm，實際面差控制在2.5 mm以上，無修模費用及新增成本，修模周期為5天。經(jīng)批量驗證，方案穩(wěn)健，最終得以實施。

3 結(jié)論

本文為了解決汽車引擎蓋尖端口哨聲問題，分析了口哨聲產(chǎn)生的機理，研究了可以規(guī)避引擎蓋尖端口哨聲問題的三種方案。在新車型設(shè)計開發(fā)階段，應對風噪電子樣機進行檢查，提前識別引擎蓋尖端口哨聲風險。具體按以下標準執(zhí)行：引擎蓋與前保面差設(shè)計值至少要4.5 mm，如果造型需要小面差設(shè)計，滿足不了這一要求，則需要在早期就考慮擾流方案、引擎蓋尖端位置增加密封條等方案，以期在物理樣車階段避免出現(xiàn)引擎蓋尖端口哨聲問題。此研究對規(guī)避汽車引擎蓋尖端口哨聲問題具有指導意義，并為后續(xù)類似棱邊風噪問題快速解決，提供了思路及方案。

[1] 龐劍.汽車車身噪聲與振動控制[M].北京:機械工業(yè)出版社,2015.

[2] 王亞運,孫福華,郭延龍.某SUV高速行駛風噪問題研究[J].上海汽車,2023(4):38-43.

[3] 潘作峰,鄧玉偉,郝耀東,等.動態(tài)密封狀態(tài)下汽車風噪性能不確定性研究[J].汽車工程,2021,43(11):1645- 1652,1661.

[4] 曹春虎,熊輝,楊柯毅.汽車車門密封條NVH風噪聲性能研究[J].裝備維修技術(shù),2023(5):16-20.

[5] 雷宇宇.車門密封條風噪問題分析及設(shè)計優(yōu)化[J].時代汽車,2022(1):131-132.

[6] 張強.氣動聲學基礎(chǔ)[M].北京:國防工業(yè)出版社,2012.

Whistle Issue and Optimization of the Hood Tip on a SUV

ZHANG Dongli1,2, HUANG Chaoyong1,2, WU Xun1,2, CHEN Wenqing1,2, ZHONG Chengping1,2, DING Lingen1

( 1.Jiangling Motors Company Limited, Nanchang 330052, China; 2.Key Lab of Vehicle Noise and Vibration of Jiangxi Province, Nanchang 330052, China )

During the wind noise subjective driving evaluation of a sport utility vehicle(SUV) in the development stage, it is found that there are obvious whistles inside the SUV when the speed at 60～100km/h.The noise data is collected and analyzed, and the whistle frequency is identified to be between 1800～2200Hz.Through the diagnosis, the whistle is identified as coming from the tip of the hood. In order to solve the hood tip whistle issue, the principle of hood whistle is studied firstly;Then the schemes of adding cylindrical spoiler structure, adding sealing strip and increasing flushness between hood and front bumper are studied;Then analyzes the implementation of the above three schemes and determine to implement the scheme of increasing flushness between the hood and front bumper to 4.5 mm; Finally, it summarizes the design standards for subsequent models to avoid the hood tip whistle issue.

SUV;Hood tip;Whistle;Spoiler structure;Sealing strip;Flushness between hood and front bumper

U467.1+1

A

1671-7988(2023)22-85-04

10.16638/j.cnki.1671-7988.2023.022.015

張東力（1987－），男，碩士，工程師，研究方向為汽車風噪性能開發(fā)，E-mail:zhangdongli168@126.com。

南昌市重大科技攻關(guān)項目（洪科字〔2023〕137號）。